-
Die Erfindung betrifft einen Werkstoff gemäß Anspruch 1, ein Verfahren zum Herstellen eines Formkörpers aus einem Werkstoff nach Anspruch 11 und 12 und die Verwendung eines Werkstoffs nach Anspruch 13.
-
Es sind eine Vielzahl von Werkstoffen insbesondere zur Verwendung in der Bau-, Möbel-, Kunststoff- und/oder Verpackungsindustrie bekannt. Üblich sind insbesondere Holzwerkstoffplatten, wie beispielsweise Span- oder Faserplatten, Kunststoff oder Kunststoffgemische aus denen Formkörper durch Extrusions- oder Spritzgußverfahren hergestellt werden oder auch beispielsweise Gemische hieraus, sogenannte Wood-Plastic-Composites (WPC), die ebenfalls durch Extrusions- oder Spritzgußverfahren zu Formkörpern verarbeitet werden.
-
Durch die stark ansteigenden Rohstoffpreise, insbesondere die stark ansteigenden Preise für Holz und Kunststoff, ist ein hoher Kostendruck für derartige Werkstoffe entstanden.
-
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, einen besonders kostengünstigen Werkstoff bereitzustellen, der insbesondere als Substitutionsprodukt für üblicherweise verwendete Werkstoffe aus dem Bereich der Bau-, Möbel-, Kunststoff- und Verpackungsindustrie einsetzbar ist.
-
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Werkstoff gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 11 und 12 und eine Verwendung gemäß Anspruch 13. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Im Bereich des Bäckerhandwerks und der industriellen Fertigung von Backwaren findet ein hoher Produktionsüberschuss statt, der nicht verkauft wird, sondern größtenteils nach Ablauf seines verkaufsfähigen Zeitraums teuer entsorgt, zumeist verbrannt, werden muss. Das Verbrennen von Lebensmittel ist jedoch zumindest ethisch fragwürdig.
-
Die größtenteils trockenen, nicht mehr als Lebensmittel verkaufbaren Backwaren stehen einem Abnehmermarkt daher weitestgehend kostenlos zur Verfügung.
-
Der erfindungsgemäße Werkstoff mit trockenen Backwaren und einem Bindemittel ermöglicht daher eine ethisch unproblematische Verwertung der trockenen Backwaren und für den Hersteller des Werkstoffs eine besonders kostengünstige Bereitstellung von Rohstoffen zur Werkstoffherstellung.
-
Unter Backwaren werden alle bereits einmal unter Einwirkung von Wärme verbackenen getreidemehlhaltigen Lebensmittel verstanden. Unter trockenen Backwaren werden somit sämtliche einmal aufgebackenen getreidemehlhaltigen Lebensmittel verstanden, die beispielsweise durch eine Lufttrocknung oder eine industrielle Trocknung zumindest weitestgehend trocken und insbesondere eine knusprige, knackige oder harte Konsistenz aufweisen.
-
Unter trockenen Backwaren werden Backwaren mit einer Restfeuchte im Bereich zwischen 50 % bis 0,5 %, bevorzugt zwischen 30 % bis 1 %, besonders bevorzugt zwischen 20 % bis 2 %, vorteilhaft zwischen 10 % bis 1,5 % atro (mges = mW + mT) verstanden.
-
Anzumerken ist jedoch, dass der erfinderische Werkstoff aus ehemaligen Lebensmitteln besteht, jedoch kein Lebensmittel mehr ist. Somit sind Waren, die weiterhin als Lebensmittel genießbar sind, nicht Bestandteil der Erfindung.
-
Insbesondere zusammengesetzte Backwaren, die beispielsweise Früchte, Sahne oder Milchprodukte enthalten, sind nur bedingt verwendbar und müssen vor der Verwendung aufwändig sortiert werden. Um den Aufwand für einen Sortierungsprozess der zu verwendenden Backwaren so gering wie möglich zu halten, werden nach einer Weiterbildung der Erfindung als trockene Backwaren Brote, Brötchen, Gebäck und/oder Kuchen verwendet und hiervon ausschließlich die auf einem Getreidemehl basierenden Bestandteile der trockenen Backwaren.
-
Um einen möglichst homogenen Werkstoff zu erzeugen, der industrielle Standards erfüllen kann, sind die trockenen Backwaren zerkleinert, insbesondere weitestgehend gleichmäßig zerkleinert, um einen aufwändigen Sortierungsprozess zu vermeiden.
-
Die Zerkleinerung der Backwaren kann beispielsweise durch Mahlen, Zerhacken, Reiben oder auch Zerquetschen der Backwaren erfolgen. Die Form der zerkleinerten Backwaren ist in vorteilhafter Weise partikelförmig, d.h. weitestgehend rund, oval oder polygonal ausgebildet. Grundsätzlich sind jedoch auch faserförmige oder spanförmige Partikel möglich.
-
Die Korngröße der in einem Werkstoff enthalten trockenen zerkleinerten Backwaren sind an die technischen Anforderungen des Werkstoffes angepasst. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weisen die trockenen zerkleinerten Backwaren in einem Werkstoff eine Korngröße zwischen 15 mm bis 0,01 mm, bevorzugt zwischen 12 mm bis 0,1 mm, besonders bevorzugt zwischen 10 mm und 0,2 mm, vorzugsweise zwischen 7,5 mm und 0,3 mm und vorteilhaft zwischen 5 mm bis 0,5 mm auf.
-
Um eine gute und den industriellen Ansprüchen und Normen genügende Verbindung der trockenen Backwaren und dem Bindemittel zu erreichen, wird nach einer Weiterbildung der Erfindung als Bindemittel ein Kleber oder ein Klebergemisch aus der Gruppe der Aminoplaste, insbesondere der UF-Harze oder Melaminharze, der Gruppe der Phenolharze, der Gruppe der Isocyanate und/oder der Gruppe der Biokleber und/oder ein Kunststoff oder ein Kunststoffgemisch aus der Gruppe der Polyvinylchloride, der Gruppe der Polypropylene und/oder der Gruppe der Polyethylene eingesetzt.
-
Die verwendeten Bindemittel sind aus der industriellen Verwendung im Bereich der Möbel-, Bau-, Verpackungs- und Kunststoffindustrie langjährig bekannt und erprobt, und ermöglichen eine sichere Verbindung der trockenen Backwaren beziehungsweise eine sicher und gute Einbindung der trockenen Backwaren in eine Kunststoffmatrix. Somit kann auch die Herstellung eines Werkstoffs auf Basis der vorgenannten Bindemittel und trockenem Brot besonders einfach auf bestehenden industriellen Fertigungsanlagen erfolgen.
-
Besonders bevorzugt ist der Werkstoff zu einem festen Formkörper ausgebildet. Feste Formkörper aus dem Werkstoff können beispielsweise durch Spritzguß oder Extrusionsverfahren oder auch durch Verpressen hergestellt werden.
-
Unter festen Formkörpern sind beispielsweise alle Formkörper zu verstehen, die mit den aus dem Stand der Technik bekannten Werkstoffen durch Spritzguß- und/oder Extrusionsverfahren und/oder durch beispielsweise Pressverfahren, wobei hier sowohl kontinuierliche als auch diskontinuierliche Pressverfahren umfasst sind, ausgebildet werden.
-
Zur Herstellung der Formkörper aus dem Werkstoff sind in vorteilhafter Weise bekannte industrielle Fertigungsanlagen verwendbar. Hierdurch kann der Werkstoff in vorteilhafter Weise und besonders kostengünstig als Ergänzungs- und/oder Substitutionsprodukt bekannter Werkstoffe, wie beispielweise Kunststoff, Holz/ Holzpartikel und/ oder weiterer Füllstoffe in Holzwerkstoffen, Kunststoff-Formkörpern und/oder Wood-Plastic-Composites eingesetzt werden.
-
Besonders bevorzugt enthält der Werkstoff Holzpartikel. Unter Holzpartikeln werden alle üblichen in beispielsweise Holzwerkstoffplatten verwendeten Holzpartikel und Holzarten verstanden. Auch können sowohl spanförmige als auch faserförmige Holzpartikel enthalten sein. Es kann jedoch auch beispielsweise ein Holzmehl, d. h. partikelförmige beispielweise runde oder polygonal ausgebildete Holzpartikel mit besonders kleiner Korngröße im Werkstoff enthalten sein.
-
Besonders bevorzugt ist der Gewichtsanteil an Holzpartikeln im Werkstoff zwischen 5 % bis 95 %, bevorzugt zwischen 10 % bis 90 %, besonders bevorzugt zwischen 20 % bis 80 %, vorzugsweise zwischen 30 % bis 70 %, vorteilhaft zwischen 40 % bis 60 % und besonders vorteilhaft 50 % +/– 10 %. Der Anteil der Holzpartikel ist bei der Bereitstellung eines Substitutionsproduktes für bspw. Holzwerkstoffplatten ein wesentlicher Faktor für die Kosteneinsparung. Je höher der Anteil an Holzpartikeln, desto geringer ist die zu erreichende Kostenersparnis beim Werkstoff.
-
Die Verteilung der Holzpartikel und/oder der trockenen Backwaren im Werkstoff und insbesondere im herzustellenden Formkörper, kann unterschiedlich und entsprechend der technischen Anforderungen sein. So kann beispielsweise ein Gemisch aus trockenen Backwaren und Holzpartikeln gleichmäßig verteilt im Werkstoff und/oder im Formkörper vorliegen. Auch ist es möglich beispielsweise beleimte Holzpartikel und beleimte trockene Backwaren schichtweise in einem Formkörper anzuordnen in denen Holzschichten und Schichten aus trockenen Backwaren aneinandergrenzen. Auch können Formkörper Mischschichten aus trockenen Backwaren und Holzpartikeln oder Kombinationen der vorgenannten Schichten aufweisen. Ferner ist es möglich, einen Werkstoff und/oder den Formkörper mit unterschiedlichen Größen an Holzpartikeln und/oder Backwaren-Partikel in allen vorgenannten Kombinationen auszubilden.
-
Vorteilhaft ist beispielsweise ein plattenförmiger Formkörper ausbildbar, der -entsprechend einer Dreischichtspanplatte- dreischichtig aufgebaut ist und in seiner Mittellage trockene Backwaren oder trockene Backwaren und Holzpartikel enthält, wobei die beiden äußeren Schichten weitestgehend aus Holzpartikeln oder zumindest nur einen geringen Anteil an trockenen Backwaren aufweisen.
-
Weiter wird die Aufgabe gelöst durch ein erfinderisches Verfahren zum Herstellen eines Formkörpers aus einem Werkstoff mit trockenen Backwaren und einem Bindemittel mit den Schritten: Zerkleinern der trockenen Backwaren, insbesondere zu Partikeln, Beleimung der zerkleinerten trockenen Backwaren mit einem Kleber oder Klebergemisch, Aufstreuen der beleimten Backwaren auf ein Pressblech, Verpressen der aufgestreuten Backwaren in einer Presse.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung eines Substitutionsproduktes zu klassischen Holzwerkstoffen, wie beispielsweise Faser- oder Spanplatten. Die trockenen Backwaren können dabei anstatt oder die Holzspäne oder Holzfasern ergänzend eingesetzt werden, so dass bspw. eine Dreischichtspanplatte mit einem Anteil an trockenen Backwaren ausbildbar ist.
-
Die Zerkleinerung der trockenen Backwaren erfolgt, wie bereits vorbeschrieben, beispielsweise in Mühlen, Hackern, Reiben oder auch durch Quetschen bspw. zwischen zwei Walzen. Die Beleimung der zerkleinerten trockenen Backwaren kann beispielsweise in üblichen Beleimungsvorrichtungen für Holzspäne und/oder Holzfasern erfolgen. Auch das Aufstreuen der trockenen Backwaren erfolgt vorzugsweise mittels üblicher, aus der Holzwerkstoffindustrie bekannten Streuvorrichtungen, ebenso wie das Verpressen, wobei hierbei sowohl kontinuierliche Pressen, insbesondere Doppelbandpressen als auch diskontinuierliche Pressen, beispielsweise Etagen- oder Mehretagenpressen verwendet werden können.
-
Entsprechend der Vorgaben zum Formkörper können weitere Verfahrensschritte enthalten sein. Hierzu gehört beispielsweise ein zusätzliches Trocknen der zerkleinerten Backwaren-Partikel, das Sieben der trockenen Backwaren-Partikel auf eine bestimmte Körnergröße, das Beleimen von Holzpartikeln mit einem Kleber oder Klebergemisch, gegebenenfalls das Mischen der Holzpartikel mit den trockenen Backwaren vor oder nach dem Beleimen oder auch das Aufstreuen der Holzpartikel separat oder gemeinsam mit den trockenen Backwaren auf das Pressblech. Anzumerken ist, dass das Trocknen der Backwaren sowohl nach und/oder vor der Zerkleinerung erfolgen kann so dass ggf. auch ein zweistufiges Trocknen, vor dem Zerkleinern und nach dem Zerkleinern der Backwaren durchgeführt werden kann.
-
Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Formkörpers aus einem Werkstoff mit trockenen Backwaren und einem Bindemittel mit den Schritten: Zerkleinern der trockenen Backwaren, insbesondere zu Partikeln, Mischen der trockenen Backwaren mit einem Kunststoff oder Kunststoffgemisch und Aufschmelzen des Gemisches und/oder Aufschmelzen des Kunststoffs oder Kunststoffgemisches und Einmischen der trockenen Backwaren, Herstellen eines Formkörpers aus dem ausgeschmolzenen Gemisch durch ein Extrusionsverfahren und/oder Spritzgußverfahren.
-
Das Vermischen der trockenen Backwaren mit einem Kunststoff oder Kunststoffgemisch kann ebenso wie bei der Herstellung üblicher Kunststoff-Formkörper oder Wood-Plastic-Composite-Formkörper erfolgen. Die trockenen Backwaren substituieren hierbei entweder ganz oder zumindest teilweise, übliche Füllstoffe/ Rohstoffe oder beispielsweise Holzpartikel im Wood-Plastic-Composite.
-
Das Mischen kann entweder im trockenen Zustand des Kunststoffs oder Kunststoffgemischs erfolgen, mit einem nachfolgenden Aufschmelzen des Gemisches und/oder der Kunststoff oder das Kunststoffgemisch werden zuerst aufgeschmolzen und die trockenen Backwaren werden in den aufgeschmolzenen Kunststoff/Kunststoffgemisch eingemischt.
-
Der weitere Verfahrensablauf entspricht dem eines üblichen Extrusions- oder Spritzgußverfahrens von Kunststoff-Formkörpern beziehungsweise Wood-Plastic-Composites-Formkörpern, wobei einzelne Prozessparameter, wie bspw. die Abkühlgeschwindigkeit an die trockenen Backwaren angepasst werden.
-
Abschließend wird die Erfindung gelöst durch die Verwendung von trockenen Backwaren in Werkstoffen und/oder Verbundwerkstoffen, insbesondere in Holzwerkstoffen, Kunststoffen und/oder Wood-Plastic-Composites. Die Verwendung von trockenen Backwaren ist als zusätzlicher Bestandteil, ausschließlicher Bestandteil oder als ergänzender Bestandteil in einem Werkstoff oder Verbundwerkstoff möglich, so dass eine Substitution oder eine Ergänzung eines besonders kostenintensiven Rohstoffs, wie bspw. Holz, Kunststoff oder Füllstoff durch einen besonders kostengünstigen Rohstoff (trockene Backwaren) möglich ist. Hierdurch können industrielle Werkstoffe, die insbesondere in der Möbel-, Bau-, Kunststoff- und/oder Verpackungsindustrie verwendbar sind, besonders kostengünstig hergestellt werden.
-
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
-
Ausführungsbeispiel 1
-
Zur Herstellung eines plattenförmigen Formkörpers aus dem erfindungsgemäßen Werkstoff werden auf eine Restfeuchtigkeit von 10 % atro (d.h. bis zur Gewichtskonstanz bei 105°C getrocknet) getrocknete Brötchen und Brot in eine Mühle zu Backwaren-Partikeln zermahlen. Die zermahlenden Backwaren werden anschließend auf eine Korngröße von 1,5 mm bis 5,5 mm mittels eines üblichen Siebes sortiert.
-
Die in dem vorgegebenen Korngrößenbereich vorliegenden trockenen Backwaren-Partikel werden in einer üblichen Beleimvorrichtung für Holzspäne mit UF-Harz als Bindemittel beleimt. Der Gewichtsanteil an UF-Harz an den beleimten trockenen Backwaren-Partikeln beträgt ca. 9 % +/– 1,5 %.
-
Auf einer Fertigungsanlage für Dreischichtspanplatten soll ein plattenförmiger Formkörper mit trockenen Backwaren und Holzspänen erzeugt werden. Hierfür werden auf das Pressband einer kontinuierlichen Doppelbandpresse nacheinander drei Werkstoffschichten aufgestreut. Das Aufstreuen der einzelnen Schichten erfolgt mit für Holzspäne üblichen Streuvorrichtungen, hier Streuköpfen.
-
Zuerst und direkt auf das Pressband wird eine -eine Deckschicht bildende- Schicht feiner beleimte Holzspäne aufgestreut. Nachfolgend und eine Mittellage bildend, wird eine Schicht der trockenen beleimten Backwaren-Partikel aufgestreut. Auf diese folgt eine abschließende, eine zweite Deckschicht bildende, zweite Schicht aus beleimten feinen Holzspänen.
-
Der derart erzeugte auf dem Pressband vorliegende dreischichtige Werkstoffkuchen wird in die kontinuierlich laufende Doppelbandpresse eingefahren und zu einem plattenförmigen Formkörper und somit zu einer Verbundwerkstoffplatte verpresst. Die Verbundwerkstoffplatte ist bspw. als Substitutionsprodukt für übliche Dreischicht-Spanplatten im Bereich des Möbelbaus einsetzbar.
-
Der so erzeugte plattenförmige Formkörper weist einen Gewichtsanteil von ca. 60 % Holzspänen, ca. 30,5 % trockenen Backwaren und 9,5 % weiterer Bestandteile wie bspw. Bindemittel auf.
-
Derart hergestellte Verbundwerkstoffplatte können entsprechend herkömmlicher plattenförmiger Holzwerkstoffe mit in der Holzwerkstoffindustrie üblichen, bspw. Papieren, Dekorpapieren- und/oder Overlays beschichtet werden. Auch können flüssige, bspw. lackierte Beschichtungen aufgetragen werden. Ferner sind übliche Nutfederprofile oder auch bekannte Klick- oder Schwenkprofile an der Verbundwerkstoffplatte ausbildbar, so dass die Verbundwerkstoffplatte bspw. als Möbelplatte oder als Wand-, Decken- oder Fußbodenpaneel eingesetzt werden kann.
-
Ausführungsbeispiel 2
-
Zur Herstellung eines Kunststoff-Formkörpers aus dem erfindungsgemäßen Werkstoff werden auf eine Restfeuchtigkeit von 4 % atro getrocknete Brötchen und Brot in einer Reibvorrichtung zu besonders feinen Backwaren-Partikeln zerrieben. Die zerriebenen Backwaren-Partikel werden anschließend auf eine Korngröße von 0,1 mm bis 0,3 mm mittels eines üblichen Siebes sortiert.
-
In einer aus der Kunststoffindustrie üblichen Mischvorrichtung wird ein Polypropylen-Kunststoffgranulat (PP) aufgeschmolzen. Die zermahlenden Backwaren-Partikel werden in das aufgeschmolzene Polypropylen eingestreut und in der Mischvorrichtung gleichmäßig im Polypropylen verteilt. Der Gewichtsanteil der trockenen Backwaren an der Gesamtmasse aus PP und trockenen Backwaren beträgt ca. 50 % +/– 5 %. Der in der Mischvorrichtung vorliegende Werkstoff wird mittels eines Doppelschneckenextruders zu einem Formkörper, in diesem Fall zu einer Profilleiste extrudiert.
-
Die derart erzeugte Profilleiste kann mit allen üblichen Fertigungsanlagen weiterbearbeitet werden und ist insbesondere für den Einsatz im Innenbereich ausgebildet.